CN107417029B - 一种用于处理地下水污染的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于处理地下水污染的系统，由高梯度磁分离器、超滤膜组件和膜电容反应器依次串联而成；其中，所述高梯度磁分离器包括填料区以及包裹在填料区外的电磁线圈；所述超滤膜组件包括中空纤维超滤膜以及设置在中空纤维超滤膜进水管道上的加压泵；所述膜电容反应器包括膜电容组件以及与膜电容组件两端分别连接的直流电源；待处理废水依次经过高梯度磁分离器、超滤膜组件和膜电容反应器处理后出水。本发明用于处理地下水污染的系统通过将高梯度磁分离器、超滤膜组件和膜电容反应器串联起来，有效提高了对地下污染水的处理效率和处理效果。

Description

一种用于处理地下水污染的系统
技术领域
本发明涉及一种用于处理地下水污染的系统，属于污水处理技术领域。
背景技术
地下水是水资源的重要组成部分，是人类生存、生活和生产活动必不可少的宝贵自然资源。我国地下水污染现状相对于地下水较强程度的开发利用，地下水资源保护就显得薄弱。地下水资源的环境问题主要指地下水污染问题。地下水污染带来的危害不仅会导致传染性疾病等社会公害的发生，还会因其失去作为水资源的经济和生态价值而加剧水资源短缺的紧张局面，严重制约经济和社会的可持续发展。地下水成分复杂，含有大量有机物，盐类，微生物，烃类，因此仅仅只采取一种单一手段难以实现有效解决地下水污染的问题。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种用于处理地下水污染的系统，该系统耦合了多种处理工艺联合处理地下水污染的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种用于处理地下水污染的系统，由高梯度磁分离器、超滤膜组件和膜电容反应器依次串联而成；其中，所述高梯度磁分离器包括填料区以及包裹在填料区外的电磁线圈；所述超滤膜组件包括中空纤维超滤膜以及设置在中空纤维超滤膜进水管道上的加压泵；所述膜电容反应器包括膜电容组件以及与膜电容组件两端分别连接的直流电源；待处理废水依次经过高梯度磁分离器、超滤膜组件和膜电容反应器处理后出水。
其中，所述高梯度磁分离器包括废水进液口、净化水出液口、气液混合反冲洗液入口以及反冲洗液出口。
其中，所述填料区内填充有填料，填料为纤维状或棒状铁磁性非晶质合金，填装率为10～15％。
其中，所述填料区内填充有填料，填料为纤维状不锈钢钢毛，填装率为4～6％。
其中，所述中空纤维超滤膜的进水管道上设有进口压力表，所述中空纤维超滤膜的出水管道上设有出口压力表。
其中，所述膜电容反应器还包括进水储液罐、出水储液罐、电导率检测仪以及控制箱；进水储液罐连接膜电容组件的进水端，膜电容组件的出水端连接出水储液罐，电导率检测仪用于检测膜电容组件进水侧的进水导电率和出水侧的出水导电率；电导率检测仪实时记录膜电容组件进水侧溶液和出水侧溶液的电导率变化情况并将数据传输至控制箱。
磁絮凝利用废水中杂质颗粒的磁性进行分离，对于水中非磁性或弱磁性的颗粒，利用磁性接种使它们具有磁性，借助外力磁场的作用，将污水中有磁性的悬浮固体分离出来，从而实现水的初步净化；超滤膜筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，许多胶体、铁锈、悬浮物、泥沙、大分子有机物等都能被超滤膜截留下来，从而实现水的进一步净化过程。
向待处理地下污水中投加絮凝剂和磁种，从而形成包裹磁种的具有磁性的悬浮絮凝体，污水通过梯度磁场时，污染物被分离出来；经过磁絮凝预处理后的地下污水进入超滤系统，通过管道进入中空纤维超滤膜，由加压泵提供压力差，利用超滤膜的“筛分”作用进行分离，地下污水中的一些大分子溶质(溶质大小为0.001～0.1μm)被超滤膜所截留；经过预处理后的地下污水进入膜电容反应器中进行处理，由电导率检测仪记录原始电导率值，在电压作用下进行脱盐处理，出水储液罐出水再回流至进水储液罐进行反复处理；电导率检测仪对出水电导率进行实时监测和记录，当进出水电导率值一致时，说明电极吸附饱和，此时出水储液罐中的水不需要再回流至进水储液罐中，可直接排出。
与现有技术相比，本发明技术方案具有的有益效果是：
本发明用于处理地下水污染的系统通过将高梯度磁分离器、超滤膜组件和膜电容反应器串联起来，有效提高了对地下污染水的处理效率和处理效果；同时还能有效降低膜电容反应器中的膜污染。
附图说明
图1为本发明用于处理地下水污染系统的系统原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案做进一步说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于此。
如图1所示，本发明用于处理地下水污染的系统，由高梯度磁分离器13、超滤膜组件和膜电容反应器依次串联而成；其中，所述高梯度磁分离器包括填料区17以及包裹在填料区17外的电磁线圈15，高梯度磁分离器13还包括废水进液口a、净化水出液口b、气液混合反冲洗液入口c以及反冲洗液出口d；填料区17内填充有填料，填料为纤维状或棒状铁磁性非晶质合金，填装率为10～15％；或填料区17内填充的填料为纤维状不锈钢钢毛，填装率为4～6％，磁场梯度可达1000高斯/微米；超滤膜组件包括中空纤维超滤膜11以及设置在中空纤维超滤膜11进水管道上的加压泵6，中空纤维超滤膜11的进水管道上设有进水阀7和进口压力表8，中空纤维超滤膜11的出水管道上设有出水阀9和出口压力表9，进出口压力表用于监测记录中空纤维超滤膜11进口和出口两侧的压力值；膜电容反应器包括膜电容组件2以及与膜电容组件2两端分别连接的直流电源1，膜电容反应器还包括进水储液罐12、进水泵14、出水储液罐3、电导率检测仪4以及控制箱5；进水储液罐12通过进水泵14连接膜电容组件2的进水端，膜电容组件2的出水端连接出水储液罐3，电导率检测仪4用于检测膜电容组件2进水侧的进水导电率和出水侧的出水导电率；电导率检测仪4实时记录膜电容组件2进水侧溶液和出水侧溶液的电导率变化情况并将数据传输至控制箱5；直流电源1用于提供稳定电压，维持在1.2V；进水储液罐12提供进水，进水泵14流速控制在5mL/min；电导率检测仪4用于实时记录电导率数据并传输至控制箱5，进水由电导率检测仪4记录初始电导率，然后进入膜电容组件2中，经直流电源1提供能源进行脱盐处理，处理后的水由电导率检测仪4记录出水导电率，并进入出水储液罐3中然后回流至进水储液罐12继续循环处理。其中，经高梯度磁分离器13初步预分离后的污水流入储液罐16中，储液罐16通过加药泵18连接加药箱19，加药箱19中含有可溶性钙盐，钙离子的浓度为1.2～1.7mM/L；加药箱19中的可溶性钙盐通过加药泵18泵入储液罐16中，钙离子可和有机物形成较大粒径的络合物，络合物一方面体积大，形成慢，另一方面孔隙大，不易被超滤膜吸附，也不易堵塞超滤膜的孔径，即使该络合物被吸附在膜表面膜仍有较好的过滤性能，从而可降低膜污染的速率。
在待处理地下污水中投加磁种(一般是四氧化三铁)和混凝剂，地下污水经混合反应后，污水中的大颗粒状污染物被分离出来，初步预分离后的污水流入储液罐16中，通过加压泵6泵入中空纤维超滤膜11中进一步分离，地下污水中的一些大分子溶质(溶质大小为0.001～0.1μm)被超滤膜所截留；经过两次预处理后的地下污水进入膜电容反应器中进行处理，由电导率检测仪记录原始电导率值，在电压作用下进行脱盐处理，出水储液罐出水再回流至进水储液罐反复处理；为延长填料基质的工作时间，防止堵塞，基质吸附饱和后进行消磁反冲洗，采用气水混合反冲洗方式。
初始进水中的COD为350mg/L，NaNO2浓度为200mg/L，NaCl浓度为300mg/L，若只采用膜电容去离子系统对进水进行脱盐除污，出水的COD为96mg/L，NaNO2浓度为97mg/L，NaCl浓度为92mg/L，膜电容反应器中膜的表面有一层厚厚的凝胶层；对于相同的进水，若采用本发明耦合系统对进水进行联合脱盐除污，出水中COD为12mg/L，NaNO2浓度为18mg/L，NaCl浓度为16mg/L，膜电容反应器中膜的表面几乎没有积聚污染层；说明本发明耦合系统不仅能够有效减缓膜电容反应器中的膜污染，提高其的脱盐率，同时还能提高整体对污水的处理效果。

Claims (1)

1.一种用于处理地下水污染的系统，其特征在于：由高梯度磁分离器、超滤膜组件和膜电容反应器依次串联而成；其中，所述高梯度磁分离器包括填料区以及包裹在填料区外的电磁线圈，高梯度磁分离器还包括废水进液口a、净化水出液口b、气液混合反冲洗液入口c以及反冲洗液出口d；填料区内填充有填料，填料为纤维状或棒状铁磁性非晶质合金，填装率为10~15%；或填料区内填充的填料为纤维状不锈钢钢毛，填装率为4~6%，磁场梯度可达1000高斯/微米；超滤膜组件包括中空纤维超滤膜以及设置在中空纤维超滤膜进水管道上的加压泵，中空纤维超滤膜的进水管道上设有进水阀和进口压力表，中空纤维超滤膜的出水管道上设有出水阀和出口压力表，进出口压力表用于监测记录中空纤维超滤膜进口和出口两侧的压力值；膜电容反应器包括膜电容组件以及与膜电容组件两端分别连接的直流电源，膜电容反应器还包括进水储液罐、进水泵、出水储液罐、电导率检测仪以及控制箱；进水储液罐通过进水泵连接膜电容组件的进水端，进水泵流速控制在5mL/min，膜电容组件的出水端连接出水储液罐，出水储液罐中的水回流至进水储液罐继续循环处理；电导率检测仪用于检测膜电容组件进水侧的进水导电率和出水侧的出水导电率；电导率检测仪实时记录膜电容组件进水侧溶液和出水侧溶液的电导率变化情况并将数据传输至控制箱；直流电源用于提供稳定电压，维持在1.2V；经高梯度磁分离器初步预分离后的污水流入储液罐中，储液罐通过加药泵连接加药箱，加药箱中含有可溶性钙盐，钙离子的浓度为1.2~1.7mM/L；加药箱中的可溶性钙盐通过加药泵泵入储液罐中，储液罐中的水通过加压泵泵入中空纤维超滤膜中进一步分离，中空纤维超滤膜的出水进入进水储液罐中；初始进水中的COD为350mg/L，NaNO2浓度为200mg/L，NaCl浓度为300mg/L，经过上述系统处理后的出水中COD为12mg/L，NaNO2浓度为18mg/L，NaCl浓度为16mg/L，膜电容反应器中膜表面没有积聚污染层。
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